大学课件 电力系统继电保护 输电线路纵联保护两侧信息的交换

•4.2.1导引线通信导引线通信----利用敷设在输电线路两端变电所之间的二次电缆传递被保护线路各侧信息的通信方式。导引线纵联保护----以导引线为通道的纵联保护，可分为环流式和均压式两种。环流式：在正常运行或外部故障时，被保护线路两侧电流互感器的同极性端子的输出电流大小相等而方向相反，动作线圈中没有电流流过，即处在电流平衡状态，此时导引线流过两端循环电流，故称环流式。动作线圈流过两端的和电流制动线圈流过两端的差电流起动作作用起制动作用保护动作动作作用大于制动作用时均压式：正常运行或外部故障时，导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能分别在各自制动线圈及互感器二次绕组中流过，两侧导引线线芯间电压大小相等方向相反，处在电压平衡状态，这种工作模式也称为电压平衡原理。动作线圈----流过两端的差电流；制动线圈----流过和电流。导引线纵差保护的突出优点----不受电力系统振荡的影响，不受非全相运行的影响、在单侧电源运行时仍能正确工作。•4.2.2电力线载波通信•1电力线载波通道的构成电力线载波通信可分为使用两相线路的“相-相”式和使用一相一地的“相-地”式两种。“相-地”式载波通道如下图所示：1、阻波器：阻波器的阻抗和频率的关系如图4-7所示。当其谐振频率为载波信号所选定的载波频率时呈现极高的阻抗从而使高频电流被阻挡在本线路以内。而对工频电流、阻波器仅呈现电感线圈的阻抗（约0.04Ω），工频电流畅通无阻。2、耦合电容器：耦合电容器的电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻抗，同时可以防止工频电压侵入高频收、发信机。对高频载波电流则阻抗很小，与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许此通带频率内的高频电流通过。3、连接滤波器：它是一个可调电感的空芯变压器和一个接在副边的电容。连接滤波器与耦合电容器共同组成“四端口网络”带通滤波器，使所需频带的电流能顺利通过。为使高频信号在收、发信机与输电线路间传递时不发生反射，减少高频能量附加衰耗，需要“四端口网络”使两侧的阻抗相匹配。同时空芯变压器的使用进一步使收、发信机—输电线路的高压部分相隔离，提高了安全性。4、电缆5、载波收发信机：高频收发信机通常是在电力系统发生故障保护起动后发出信号，但也有采用长期发信故障起动后停信或改变信号的频率的工作方式。发信机发出的高频信号经载波信道传送到对端，被对端和本端的收信机所接受，两端的收信机既接收来自本侧的高频信号又接收来自对侧的高频信号，两个信号经比较判断后，作用于继电保护的输出部分。6、刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使耦合电容下端可靠接地。输电线路：三相输电线路都可以用来传递高频信号，任意一相与大地之间都可以组成“相-地”回路。•2电力线载波通道的特点优点：1、无中继，通信距离长；2、经济、使用方便；3、工程施工比较简单。缺点：由于高压输电线路上的干扰直接进入载波通道，高压输电线路电晕、短路、开关操作等都会在不同程度上对载波保护造成干扰。应用：高频载波一般用来传递状态信号，用于构成方向比较式纵联和电流相位比较式纵联保护。输电线路载波通信还被用于对系统运行状态监视的调度自动化信息的传递、电力系统内部的载波电话等。•3电力线载波通道的工作方式一、正常无高频电流方式----在电力系统正常工作条件下发信机不发信，沿通道不传送高频电流，发信机只在电力系统故障期间才由保护的起动元件起动发信，因此又称故障起动发信的方式。二、正常有高频电流方式----在电力系统正常工作条件下发信机处于发信状态，沿高频通道传送高频电流。因此又称长期发信方式。定期检查高频通道手动检查----值班员手动起动发信，并检查高频信号是否合格，通常每班一次，该方式在我国电力系统中广泛应用。自动检查----利用专门的时间元件按规定时间自动起动，检查通道，并向值班员发出信号。优点：1、高频保护中的高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性较高；2、无需收、发信起动元件，使装置稍微简化。缺点：1、因为经常处于发信状态，增加了对其它通信设备的干扰时间；2、因为经常处于收信状态，要求自身有更高的抗干扰能力。三、移频方式----在电力系统正常工作条件下，发信机向对端送出频率为f1的高频电流。在线路发生故障时，保护装置控制发信机停止发送频率为f1的高频电流，同时发出频率为f2的高频电流。这种方式能监视通道的工作情况，提高了通道工作的可靠性，并且抗干扰能力较强；但是它占用的频带宽，通道利用率低。•4电力线载波信号的种类闭锁信号闭锁信号----阻止保护动作于跳闸的信号。只有同时满足以下两条件时保护才作用于跳闸：（1）本端保护元件动作；（2）无闭锁信号。在闭锁式方向比较高频保护中：外部故障闭锁信号自近故障端发出另一端接收闭锁信号保护元件虽然动作，但不作用于跳闸内部故障任一端都不发送闭锁信号两端都收不到闭锁信号保护元件动作后即作用于跳闸允许信号允许信号----允许保护动作于跳闸的信号。只有同时满足以下两条件时保护才作用于跳闸：（1）本端保护元件动作；（2）有允许信号。在允许式方向比较高频保护中：内部故障线路两端互送允许信号两端都收到对端允许信号保护元件动作后即作用于跳闸外部故障近故障端不发允许信号近故障端保护不动作也不跳闸远故障端保护虽动作但不跳闸跳闸信号跳闸信号----直接引起跳闸的信号。跳闸的条件是：（1）本端保护元件动作----只要本端保护元件动作即作用于跳闸，与有无对端信号无关；或者（2）对端传来跳闸信号----只要收到跳闸信号即作用于跳闸，与本端保护元件动作与否无关。在不知道对端信息的情况下就可以跳闸，所以本侧和对侧的保护元件必须具有直接区分区内和区外故障的能力，如距离保护Ⅰ段、零序电流Ⅰ段等。而阶段式保护Ⅰ段是不能保护线路的全长的。采用跳闸信号的纵联保护只能使用在两端保护的Ⅰ段有重叠区的线路才能快速切除全线任意点的短路。•4.2.3微波通信•1微波纵联保护的构成下图为微波通信纵联保护的示意图：两端保护装置----需要增加将电气量信息转换成微波传送信息的发送端口和接收微波信息的接收端口。微波通信部分----由两个或多个微波站（中继站）中的调制、解调设备，发射、接收设备，连接电缆，方向性天线，以及信息通过的天空组成。微波信号调制可采取频率调制（FM）方式或脉冲编码调制（PCM）方式，可传送模拟信号，也可传送数字信号。•2微波纵联保护的优点（1）有一条独立于输电线路的通信通道，输电线路上产生的干扰如故障点电弧、开关操作、冲击过电压、电晕等，对通信系统没有影响。通道的检修不影响输电线路运行。（2）扩展了通信频段，可以传递的信息容量增加、速率加快，可实现纵联电流分相差动原理的保护。（3）受外界干扰的影响小，工业、雷电等干扰频谱基本上不在微波频段内，通信误码率低，可靠性高。（4）输电线路的任何故障都不会使通道工作破坏，因此可传送内部故障时的允许信号和跳闸信号。•4.2.4光纤通信光纤通信----以光纤作为信号传递媒介的通信。•1光纤通道的构成光发射机：把电信号转变为光信号。中继器或光放大器：对经光纤传输衰减后的信号进行放大。如只要求对光信号进行放大，则可使用光放大器。光接收机：将光信号转变为电信号。电调制器：把信息转换为适合信道传输的信号，多为数字信号。光调制器：把电调制信号转换为适合光纤信道传输的光信号，如直接调制激光器的光强，如右图所示，或通过外调制器调制激光器的相位。光探测器：把经光纤传输后的微弱光信号转变为电信号。电解调器：把电信号放大，恢复出原信号。光信号在光纤中的传播过程如右图所示，由玻璃或硅材料制成的光纤为细圆筒空芯状，假定光线对着光纤射入，进入光纤内的光线按照入射方向前进，当光线射到芯和皮的交界面时会发生反射，如此不断向前传播。为了让光线在芯和皮的界面上发生全反射，而不折射到光纤外面去，需要采用适当的材料和保持光纤为一定的形状。•2光纤通信的特点优点：（1）通信容量大；（2）可以节约大量金属材料，其经济效果是很可观的；（3）光纤通信还有保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和不怕潮等优点；（4）光纤的最重要的特性之一是无感应性能，因此利用光纤可构成无电磁感应的和极为可靠的通道，是一种理想的通信媒介。缺点：通信距离还不够长，长距离通信时要用中继器及其附加设备；此外当光纤断裂时不易找寻或连接。